(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの受話器を用いることによってユーザの両耳に音声信号を提供するための方法であって、
第１入力信号および第２入力信号を含む入力信号を受信するステップと、
前記第１入力信号を骨導スピーカに入力するステップと、
前記第１入力信号に応じて前記骨導スピーカによって出力信号を出力するステップであって、前記出力信号の出力が前記ユーザの第１の耳に音声信号を到達させ、前記ユーザの第２の耳に漏れ信号を到達させるステップと、
適応フィルタによって前記第１入力信号をフィルタして、耳内スピーカによってユーザの第２の耳に再生されるとすぐに、前記ユーザの第２の耳の漏れ信号の音響を低減するフィルタ信号を提供するステップと、
前記フィルタ信号および前記第２入力信号を耳内スピーカに送信するステップと、
前記フィルタ信号および前記第２入力信号に応じて、前記耳内スピーカによって前記ユーザの第２の耳に耳内音声信号を提供するステップと、
感知音声信号を、耳内マイクロホンによって、感知するステップと、
前記感知音声信号への前記漏れ信号の寄与を低減するために前記適応フィルタのインパルス応答を更新するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記感知音声信号がさらに騒音を含み、前記インパルス応答を更新するステップが前記騒音の寄与を低減するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法がさらに、前記ユーザの第１の耳に骨を介して伝播する間に前記第１入力信号に適用される減衰を補正するように、利得係数によって前記第１入力信号を増幅するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法がさらに、前記利得係数を示す音量およびバランス制御命令をユーザデバイスから受信するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記インパルス応答を更新するステップが前記感知耳内信号から前記第２入力信号を減算することによって誤差を算出するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記インパルス応答を更新するステップが前記誤差を最小化するように、当該誤差に基づいて必要なインパルス応答の係数を算出するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記係数を算出するステップが最小二乗アルゴリズムを用いるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記第１入力信号が前記第２入力信号と異なることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、前記第１入力信号が前記第２入力信号と等しいことを特徴とする方法。
【請求項１０】
ユーザの両耳に音声信号を提供するための受話器であって、
第１入力信号および第２入力信号を含む音声信号を提供するためのオーディオインターフェイスと、
当該オーディオインターフェイスに接続され、出力信号を出力するための骨導スピーカであって、前記出力信号の出力がユーザの第１の耳に音声信号を到達させ、前記ユーザの第２の耳に漏れ信号を到達させる、骨導スピーカと、
可変インパルス応答を有し、前記第１入力信号をフィルタするための適応フィルタであって、耳内スピーカによってユーザの第２の耳に再生されるとすぐに、前記ユーザの第２の耳の漏れ信号の音響を低減するフィルタ信号を提供する適応フィルタと、
前記オーディオインターフェイスに接続された耳内スピーカであって、前記フィルタ信号および前記第２入力信号に応じて、前記ユーザの第２の耳に耳内音声信号を提供するための耳内スピーカと、
感知音声信号を感知するための耳内マイクロホンと、
前記感知音声信号への前記漏れ信号の寄与を低減するために前記適応フィルタのインパルス応答を更新するためのプロセッサとを具えることを特徴とする受話器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の受話器において、前記感知音声信号がさらに騒音を含み、前記プロセッサが前記騒音の寄与を低減するように前記インパルス応答を更新するよう構成されていることを特徴とする受話器。
【請求項１２】
請求項１０に記載の受話器がさらに、骨を介して伝播する間に前記第１入力信号に適用される減衰を補正するように前記第１入力信号を増幅するためのアンプを具えることを特徴とする受話器。
【請求項１３】
請求項１０に記載の受話器において、前記プロセッサが誤差に応じてインパルス応答を更新するよう構成されており、前記誤差が前記感知耳内信号から前記第２入力信号を減算することによって算出されることを特徴とする受話器。
【請求項１４】
請求項１０に記載の受話器において、前記プロセッサが、前記誤差を最小化するように、当該誤差に基づいて必要なインパルス応答の係数を算出するよう構成されていることを特徴とする受話器。
【請求項１５】
請求項１０に記載の受話器において、前記オーディオインターフェイスが無線オーディオデバイスから前記音声信号を受信するための無線受信機を具えることを特徴とする受話器。
【請求項１６】
請求項１０に記載の受話器において、前記オーディオインターフェイスがアナログ送信機を有する有線オーディオデバイスから前記音声信号を受信するためのアナログインターフェイスを具えることを特徴とする受話器。
【請求項１７】
請求項１０に記載の受話器において、前記オーディオインターフェイスがデジタル送信機を有する有線オーディオデバイスから前記音声信号を受信するためのデジタルインターフェイスを具えることを特徴とする受話器。
【請求項１８】
請求項１０に記載の受話器において、前記第１入力信号が前記第２入力信号と異なることを特徴とする受話器。
【請求項１９】
請求項１０に記載の受話器において、前記第１入力信号が前記第２入力信号と等しいことを特徴とする受話器。
【請求項２０】
１つの受話器を用いることによってユーザの両耳に音声信号を提供するための方法であって、
第１入力信号を受信するステップと、
骨導スピーカによってユーザの第１の耳に前記第１入力信号を送るステップと、
第２入力信号に応じて、耳内スピーカによって前記ユーザの第２の耳に耳内音声信号を提供するステップと、
感知音声信号を、前記ユーザの第２の耳に近接する耳内マイクロホンによって、感知するステップであって、前記感知音声信号が前記耳内音声信号によって、かつ前記ユーザの第２の耳で聞こえる干渉音声信号を表わす別の信号によって影響されるステップと、
骨導スピーカに提供されるとすぐに、前記ユーザの第１の耳の干渉音声信号の音響を低減する出力信号を前記骨導スピーカに出力させる補正信号を算出するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、前記干渉音声信号が騒音であることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、前記骨導スピーカに提供される補正信号が、前記騒音の音響を打ち消す出力信号を前記骨導スピーカに出力させることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法において、前記補正信号を算出するステップがユーザに規定された騒音低減係数に応答し、これにより前記騒音の音響の低減が前記ユーザに規定された騒音低減係数に応答することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２０に記載の方法がさらに、閉塞効果により第１の耳の信号対雑音を改善するように耳栓によって前記ユーザの第１の耳を閉じるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
第１入力信号および第２入力信号を受信するためのオーディオインターフェイスと、
前記第２入力信号に応じて、耳内スピーカによってユーザの第２の耳に耳内音声信号を提供するための耳内スピーカと、
前記ユーザの第１の耳に前記第１入力信号を提供するための骨導スピーカと、
前記ユーザの第２の耳に近接し、感知音声信号を感知するための耳内マイクロホンであって、前記感知音声信号が前記耳内音声信号と、前記ユーザの第２の耳で聞こえる干渉音声信号を表わす別の信号とによって影響される、耳内マイクロホンと、
骨導スピーカに提供されるとすぐに、前記ユーザの第１の耳の干渉音声信号の音響を低減する出力信号を前記骨導スピーカに出力させる補正信号を算出するためのプロセッサとを具えることを特徴とする受話器。
【請求項２６】
ユーザの両耳に音声信号を提供する電話機において、
音声信号を出力するための骨導スピーカであって、前記出力信号の出力がユーザの第２の耳に漏れ信号を到達させる、骨導スピーカと、
可変インパルス応答を有し、前記第１入力信号をフィルタするための適応フィルタであって、耳内スピーカによってユーザの第２の耳に再生されるとすぐに、前記ユーザの第２の耳の漏れ信号の音響を低減するフィルタ信号を提供する適応フィルタと、
前記フィルタ信号および前記第２入力信号に応じて、前記ユーザの第２の耳に耳内音声信号を提供するためのオーディオインターフェイスに接続された耳内スピーカと、
感知音声信号を感知するための耳内マイクロホンと、
前記感知音声信号への前記漏れ信号の寄与を低減するために前記適応フィルタのインパルス応答を更新するためのプロセッサとを具えることを特徴とする電話機。
【請求項２７】
請求項１に記載の方法がさらに、前記ユーザの第１の耳で聞こえる騒音の少なくとも一部をかき消すように、利得係数によって前記第１入力信号を増幅するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項１０に記載の受話器がさらに、前記ユーザの第１の耳で聞こえる騒音の少なくとも一部をかき消すように、前記第１入力信号を増幅するためのアンプを具えることを特徴とする受話器。
【請求項２９】
請求項１に記載の方法がさらに、閉塞効果により前記第１の耳の信号対雑音を改善するように耳栓によって前記ユーザの第１の耳を閉じるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項１０に記載の受話器がさらに、閉塞効果により前記第１の耳の信号対雑音を改善するように前記ユーザの第１の耳を閉じるための耳栓を具えることを特徴とする受話器。
【請求項３１】
ユーザの両耳に音声信号を提供するための受話器であって、
第１入力信号および第２入力信号を含む音声信号を提供するためのオーディオインターフェイスと、
当該オーディオインターフェイスに接続され、出力信号を出力するための骨導スピーカであって、前記出力信号の出力がユーザの第１の耳に音声信号を到達させ、前記ユーザの第２の耳に漏れ信号を到達させる、骨導スピーカと、
可変インパルス応答を有し、前記第１入力信号をフィルタするための適応フィルタであって、耳内スピーカによってユーザの第２の耳に再生されるとすぐに、前記ユーザの第２の耳の漏れ信号の音響を低減するフィルタ信号を提供する適応フィルタと、
前記感知音声信号への前記漏れ信号の寄与を低減するために前記適応フィルタのインパルス応答を更新するためのプロセッサとを具えることを特徴とする受話器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する特許出願の相互参照
本出願は、２００８年１１月１０日提出の米国仮出願第６１／１１２，７８５号（Ｓｔｅｒｅｏ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍと称する）の利益を主張する。これはその全体が本書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
今日の携帯電話および他の携帯機器は、高品質のステレオミュージックを提供しており、ユーザは音楽を動きながら聞く。ユーザがＢｌｕｅｔｏｏｔｈヘッドセットなどの無線ヘッドセットを用いる場合、比較的大きなヘッドセットを着用し、２つのスピーカが耳介に当てられる。
【０００３】
標準的な受話器を有する携帯電話では、ユーザが一方の耳を介して入力する音声通話を聞き、この耳に電話もしくはヘッドセットが当てられる。ユーザが両耳で音声通話を聞く場合、通話をはっきりと良好に聞くことができ、通話の明瞭さと快適さが著しく向上することがよく知られている。ユーザが激しい騒音環境に囲まれている場合には両耳で音声通話を聞く重要性が高まり、両耳で音声通話を聞き、さらに通話のプライバシーを保つためには、ユーザは両耳に当てられる２つの受話器を有するヘッドセットを用いる必要がある。このようなヘッドセットを用いるのは、周囲からユーザを孤立させるため不自由であり、これは公共の場で話しながら歩くと非常に危険であり、さらに２つの受話器を用いるヘッドセットをしながら車を運転するのも非常に危険であり、一部の国では法律によって禁止されている。
【０００４】
携帯電話ではユーザが１つの受話器を用いて音声通話を聞く場合、塞がれていない耳で騒音を拾ってしまう。これは、騒音の強い環境で非常に問題になる場合がある。
【０００５】
１つの受話器を用いて高品質の音声を提供し、１つの受話器でユーザが両耳で音声通話または音楽を聞くというニーズがある。
【発明の概要】
【０００６】
ユーザの両耳に音声信号を提供するための受話器であって、当該受話器が、第１入力信号および第２入力信号を含む音声信号を提供するためのオーディオインターフェイスと、当該オーディオインターフェイスに接続され、出力信号を出力するための骨導スピーカであって、前記出力信号の出力がユーザの第１の耳に音声信号を到達させ、前記ユーザの第２の耳に漏れ信号を到達させる、骨導スピーカと、可変インパルス応答を有し、前記第１入力信号をフィルタするための適応フィルタであって、耳内スピーカによってユーザの第２の耳に再生されるとすぐに、前記ユーザの第２の耳の漏れ信号の音響を低減するフィルタ信号を提供する適応フィルタと、前記オーディオインターフェイスに接続された耳内スピーカであって、前記フィルタ信号および前記第２入力信号に応じて、前記ユーザの第２の耳に耳内音声信号を提供するための耳内スピーカと、感知音声信号を感知するための耳内マイクロホンと、前記感知音声信号への前記漏れ信号の寄与を低減するために前記適応フィルタのインパルス応答を更新するためのプロセッサとを具える。
【０００７】
１つの受話器を用いることによってユーザの両耳に音声信号を提供する方法であって、当該方法が、第１入力信号および第２入力信号を含む入力信号を受信するステップと、骨導スピーカに前記第１入力信号を入力するステップと、前記第１入力信号に応じて前記骨導スピーカによって出力信号を出力するステップであって、前記出力信号の出力が音声信号を前記ユーザの第１の耳に到達させ、漏れ信号を前記ユーザの第２の耳に到達させるステップと、適応フィルタによって前記第１入力信号をフィルタして、耳内スピーカによって前記ユーザの第２の耳に再生されるとすぐに、前記ユーザの第２の耳の漏れ信号の音響を低減するフィルタ信号を提供するステップと、前記フィルタ信号および前記第２入力信号を耳内スピーカに送信するステップと、前記フィルタ信号および前記第２入力信号に応じて、前記ユーザの第２の耳に耳内音声信号を提供するステップと、耳内マイクロホンによって、感知音声信号を感知するステップと、前記感知音声信号に対する前記漏れ信号の寄与を低減するために前記適応フィルタのインパルス応答を更新するステップとを含む。
【０００８】
１つの受話器を用いることによってユーザの両耳に音声信号を提供する方法であって、当該方法が、第１入力信号を受信するステップと、耳内スピーカに前記第１入力信号を送信するステップと、前記第２入力信号に応じて、前記耳内スピーカによって前記ユーザの第２の耳に耳内音声信号を提供するステップと、前記ユーザの第２の耳に近接する耳内マイクロホンによって、感知音声信号を感知するステップであって、前記感知音声信号が前記耳内音声信号によって、かつ前記ユーザの第２の耳で聞こえる第２音声信号を表わす別の信号によって影響されるステップと、骨導スピーカに提供されるとすぐに、前記ユーザの第１の耳の第２音声信号の音響を低減する出力信号を前記骨導スピーカに出力させる補正信号を算出するステップとを含む。
【０００９】
受話器が、入力信号を受信するためのオーディオインターフェイスと、前記入力信号に応じて、耳内スピーカによってユーザの第２の耳に耳内音声信号を提供するための耳内スピーカと、前記ユーザの第２の耳に近接し、感知音声信号を感知するための耳内マイクロホンであって、前記感知音声信号が前記耳内音声信号と、前記ユーザの第２の耳で聞こえる第２音声信号を表わす別の信号とによって影響される、耳内マイクロホンと、骨導スピーカに提供されるとすぐに、前記ユーザの第１の耳の第２音声信号の音響を低減する出力信号を前記骨導スピーカに出力させる補正信号を算出するためのプロセッサとを具える。
【００１０】
ユーザの両耳に音声信号を提供する電話機において、当該電話機が、音声信号を出力するための骨導スピーカであって、前記出力信号の出力がユーザの第２の耳に漏れ信号を到達させる、骨導スピーカと、可変インパルス応答を有し、前記第１入力信号をフィルタするための適応フィルタであって、耳内スピーカによってユーザの第２の耳に再生されるとすぐに、前記ユーザの第２の耳の漏れ信号の音響を低減するフィルタ信号を提供する適応フィルタと、オーディオインターフェイスに接続された耳内スピーカであって、前記フィルタ信号および前記第２入力信号に応じて、前記ユーザの第２の耳に耳内音声信号を提供するための耳内スピーカと、感知音声信号を感知するための耳内マイクロホンと、前記感知音声信号への前記漏れ信号の寄与を低減するために前記適応フィルタのインパルス応答を更新するためのプロセッサとを具える。
【００１１】
２つの受話器を有するヘッドセットであって、当該ヘッドセットが、第１入力信号および第２入力信号を含む音声信号を提供するためのオーディオインターフェイスと、前記第１入力信号に応じて、ユーザの第１の耳に第１耳内音声信号を提供するための第１耳内スピーカと、前記第２入力信号に応じて、ユーザの第２の耳に第２耳内音声信号を提供するための第２耳内スピーカと、前記ユーザの第１の耳に近接し、感知音声信号を感知するための少なくとも１つの耳内マイクロホンであって、前記感知音声信号が前記第１耳内音声信号と、前記ユーザの第１の耳で聞こえる第２音声信号を表わす別の信号とによって影響される、耳内マイクロホンと、前記耳内スピーカに提供されるとすぐに、前記第２音声信号の音響を低減する出力信号を前記耳内スピーカに出力させる補正信号を算出するためのプロセッサとを具える。
【００１２】
ユーザの両耳に音声信号を提供するための受話器であって、当該受話器が、第１入力信号および第２入力信号を含む音声信号を提供するためのオーディオインターフェイスと、当該オーディオインターフェイスに接続され、出力信号を出力するための骨導スピーカであって、前記出力信号の出力がユーザの第１の耳に音声信号を到達させ、前記ユーザの第２の耳に漏れ信号を到達させる、骨導スピーカと、可変インパルス応答を有し、前記第１入力信号をフィルタするための適応フィルタであって、耳内スピーカによってユーザの第２の耳に再生されるとすぐに、前記ユーザの第２の耳の漏れ信号の音響を低減するフィルタ信号を提供する適応フィルタと、前記感知音声信号への前記漏れ信号の寄与を低減するために前記適応フィルタのインパルス応答を更新するためのプロセッサとを具える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明と関係する内容は、明細書の結論部分で特に指摘され、明確にクレームされている。本発明は、しかしながら、これらの目的、特徴および利点と共に、構成および動作の方法の双方に関して、添付図面と共に読むとき以下の詳細な説明を参照することにより最も良く理解される。
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る両耳にステレオ音声またはモノラル音声通話を提供する１つの受話器を有する典型的なヘッドセットを示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る受話器を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るプロセッサで実装される典型的な処理の処理ダイアグラムを示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る携帯電話を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る耳内マイクロホンを用いる騒音推定を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る騒音低減またはノイズキャンセルメカニズムを有する騒音低減ヘッドセットを示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る騒音推定と減算の処理を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係る方法を示す図である。
【図９】図９は、本発明の別の実施形態に係る方法を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施形態に係る受話器を示す図である。
【００１４】
説明の簡潔性および明瞭性のため、図面で示される要素は必ずしも一律の縮尺に描かれていないことを認識するであろう。例えば、要素の幾つかの寸法は明暸性のため他の要素と比べて誇張される場合がある。さらに、適切とみなされる場合、対応する要素または類似する要素を示すために参照符号が図面間で繰り返される場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の詳細な説明では、多数の具体的な詳細が本発明の完全な理解を提供するために説明される。しかしながら、本発明はこれらの具体的な詳細なしに実施されてもよいことを当業者により理解されるであろう。他の実施例では、本発明を不明瞭にしないように周知の方法、手順および要素は詳細に記載されていない。
【００１６】
１つの受話器を持つヘッドセットが提供され、このヘッドセットは両耳で聞くことができる音声を提供することが可能である（音声がヘッドセットを着用していない人に聞こえることなく）。
【００１７】
ヘッドセットは、少なくとも骨導スピーカと、マイクロホンと、デジタル信号プロセッサと、少なくとも１つのスピーカとを含む。受話器が当てられる耳はヘッドセットによって提供される音声を聞くことができるが、第２の耳は塞がれていないままである。塞がれていない耳に音声を提供するために、骨導スピーカが用いられる。ＤＳＰは音声信号を処理し、音声がユーザの骨を介して伝わり、あたかも受話器がその耳にも当てられているかのように塞がれていない耳で聞こえるようにする。
【００１８】
塞がれていない耳は開いており、騒音を取り込む。騒音を低減するか、またはキャンセルするために、幾つかの異なる技術を用いることができる。第１の技術は骨導スピーカによって送られる信号を増幅することであり、これによりこの信号はこのスピーカを介して塞がれている耳に再生される信号よりも強くなる。これを行うことによって、塞がれていない耳で聞こえる信号が実際に大きくなるが、騒音によりこの音は塞がれている耳に再生される信号と同じように見える。第２の技術は、騒音を分析するためにヘッドセットのマイクロホンを用いることである。次いで、騒音低減信号が生成され、これにより騒音低減信号が骨導スピーカによって塞がれていない耳に送られる音声信号と結合されるとき、塞がれていない耳は最小限の騒音干渉でヘッドセットよって生成される音声を聞くことができる。
【００１９】
以下の記載では、用語「塞がれている耳」は受話器が当てられたユーザの耳のことをいう。塞がれている耳は、「第２の耳」ともいわれる。用語「塞がれていない耳」は受話器を当てられておらず、さらに「第１の耳」といわれる耳のことを意味する。
【００２０】
図１は、１つの受話器を持つ典型的なヘッドセットを示しており、塞がれていない耳と塞がれていない耳（すなわち受話器のある耳）との両耳にステレオ音声またはモノラル音声通話を提供する。受話器はさらに、塞がれている耳より騒音に高感度である蓋がれていない耳の騒音の影響を低減するのに用いることができる。
【００２１】
受話器は、耳の後ろに当てられ、受話器に送られる信号を受信するのに用いられるヘッドセットリングなどの付属装置を用いることによって、頬骨または側頭骨などの骨に密接する様々な位置で当てることができる骨導スピーカ１２０を含む。骨導スピーカ１２０は振動を生成し、導体として骨を用いることによって他方の（塞がれていない）耳に信号を伝えるのに用いられる。
【００２２】
受話器はさらに、塞がれている耳に音声を送る耳内スピーカと、耳内信号、すなわちユーザが聞く音声を拾うために用いられる耳内マイクロホンとを含む耳内部分１１０を有している。耳内部分１１０は、耳の内部に配置される代わりに耳介に取り付けることができるが、簡素化するために、それは耳内部分（耳内スピーカと耳内マイクロホン）ということに注意されたい。感知耳内信号は、感知耳内信号から必要な信号を減算することによって、不要な音声を算出するために用いられる。不要な音声とは、騒音や、骨導の副作用である漏れ信号や、または騒音と漏れ信号の双方を組み合わせたものである。
【００２３】
ヘッドセットは、標準的なマイクロホンまたは耳内マイクロホン（図示せず）を含んでもよく、音声通話中にユーザの声を拾う。
【００２４】
受話器は、（ｉ）塞がれている耳と塞がれていない耳の双方にステレオ信号を送るモード、（ｉｉ）両耳にモノラル音声通話を送り、２つの受話器のあるヘッドセットであって、各受話器が一方の耳に当てられるヘッドセットを用いる影響をシミュレートするモード、（ｉｉｉ）塞がれている耳と塞がれていない耳の騒音の影響を低減する特有の受話器で音声通話を聞くモード、（ｉｖ）（ｉ）または（ｉｉ）のようにステレオまたはモノラル信号を送り、さらに（ｉｉｉ）のように騒音を低減するモードなど、異なる動作モードで用いることができる。
【００２５】
図２は、ユーザが一方の耳に着用する受話器２００を示している。受話器２００は、（たとえそれが一方の耳のみ塞ぐとしても）両耳にステレオミュージックまたはモノラル音声通話を送り、塞がれていない耳に騒音低減効果を提供することができる。
【００２６】
受話器２００は、（ｉ）耳内スピーカ２１０と、（ｉｉ）外耳道の信号を感知するための耳内マイクロホン２２０と、（ｉｉｉ）塞がれていない耳に骨を介して音声を送るための骨導スピーカ２３０であって、耳内スピーカ２１０が当てられるユーザの顔の同じ側でユーザの骨に密接して配置される骨導スピーカ２３０と、（ｉｖ）ステレオモードの場合に２つの音声信号およびモノラルモードの場合に１つの音声信号（すなわちＲ（ｎ）＝Ｌ（ｎ））と、耳内マイクロホン２２０によって外耳道から拾った信号と、オーディオインターフェイス２６０からの信号とを受信するためのプロセッサ２４０とを含む。プロセッサ２４０はさらに、受信した信号を処理する。プロセッサ２４０は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）、ＡＲＭプロセッサ、または任意の他のプロセッサとすることができる。オーディオインターフェイス２６０は、オーディオデバイス（図示されないが、例えばオーディオプレイヤもしくは携帯電話）と受話器２００との間のインターフェイスである。オーディオインターフェイス２６０は、モノラル信号を２つの同じ信号に分割するためのスプリッタを含むことができる。オーディオインターフェイス２６０は、無線技術（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ−Ｆｉ）または有線接続を用いることによって、オーディオデバイスと通信することができる。前者の場合には、オーディオインターフェイス２６０が無線受信機を含み、後者の場合には、オーディオインターフェイス２６０がアナログインタフェースまたはデジタルインタフェースを含み、アナログインタフェース２６０の場合には、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（アナログ−デジタルコンバータ）を含む。電源２５５は受話器２００に電力を供給する。ＡＤＣおよびＤＡＣ（デジタル−アナログコンバータ）装置２４１はプロセッサ２４０に接続され、アナログ信号をデジタル信号に、デジタル信号をアナログ信号にそれぞれ変換する。メモリ２５０は、算出データを途中で保存するためにプロセッサ２４０によって用いられる。受話器は、音声通話中にユーザの声を拾うための標準的なマイクロホンまたは耳内マイクロホンを含むこともできる。
【００２７】
ステレオ信号２８０は、オーディオデバイスから送信され、オーディオインターフェイス２６０によって受信される。ステレオ信号２８０は２つの信号を含み、左信号はユーザの左耳で聞こえると予測されるＬ（ｎ）２８２で表され、右信号は右耳で聞こえると予測されるＲ（ｎ）２８１で表される。受話器２００がユーザの右耳に当てられていると仮定すると、この構成では、耳内スピーカ２１０が右信号Ｒ（ｎ）２８１を送り、右耳に当てられている骨導スピーカ２３０が左信号Ｌ（ｎ）２８２を送る。Ｌ（ｎ）２８２信号は、骨を介して左耳に伝わり、減衰αを有する。Ｌ（ｎ）２８２は右耳にも伝播するが、異なる減衰βを有する。αおよびβは周波数に依存するかもしれないが、簡素化するために、αおよびβを周波数として参照することに注意されたい。周波数依存の修正は単純であり、当業者によって理解することができる。
【００２８】
好ましくは、骨に送られる信号は信号を改善するために均質化されるが、説明を簡素化するために、均質化は行われていないものとする。イコライザによる修正は単純であり、当業者によって理解することができる。
【００２９】
したがって、仮定的なＬ（ｎ）２８２のみが適用され、左耳と右耳は、
（ｉ）Ｌｅｆｔ−ｅａｒ（ｎ）＝αＬ（ｎ）およびＲｉｇｈｔ−ｅａｒ（ｎ）＝βＬ（ｎ）を聞く。
【００３０】
Ｒ（ｎ）２８１を送る耳内スピーカ２１０の寄与を加えることにより、
（ｉｉ）Ｌｅｆｔ−ｅａｒ（ｎ）＝αＬ（ｎ）およびＲｉｇｈｔ−ｅａｒ（ｎ）＝βＬ（ｎ）＋Ｒ（ｎ）が得られる。
【００３１】
目標は、ユーザが右耳で元の右信号Ｒ（ｎ）２８１を聞き、標準的なステレオヘッドセットの左耳で元の左信号Ｌ（ｎ）２８２を聞くように、これらの組み合せの信号を処理することである。したがって、目標とされるＬｅｆｔ−ｅａｒ（ｎ）およびＲｉｇｈｔ−ｅａｒ（ｎ）は、Ｌｅｆｔ−ｅａｒ（ｎ）＝Ｌ（ｎ）およびＲｉｇｈｔ−ｅａｒ（ｎ）＝Ｒ（ｎ）を聞かなければならない。
【００３２】
価値あることに、受話器２００が左耳に当てられ、適切な修正が左信号と右信号に適用される場合にも、類似する処理が行われる。
【００３３】
プロセッサ２４０はオーディオインターフェイス２６０からの入力信号Ｌ（ｎ）２８２とＲ（ｎ）２８１を受信する。また音量およびバランス制御命令２４５がプロセッサ２４０に提供される。音量およびバランス制御命令２４５は、オーディオデバイスを操作するユーザにより制御され、有線チャネルまたは無線チャンネルを介して受話器２００に送られる。
【００３４】
図３に記載されるように、プロセッサ２４０は必要な処理を全て実行してＬｅｆｔ−ｅａｒ（ｎ）＝Ｌ（ｎ）およびＲｉｇｈｔ−ｅａｒ（ｎ）＝Ｒ（ｎ）の目標を満たす。
【００３５】
図３は、左耳および右耳にＬ（ｎ）２８２とＲ（ｎ）２８１をそれぞれ提供する上記目標を達成するように、プロセッサ２４０によって実装される典型的な処理の処理ダイアグラムを示している。
【００３６】
アンプ３２０は、音量およびバランス制御命令２４５を介してユーザによって制御される。アンプ３２０には左信号Ｌ（ｎ）２８２が送られる。ユーザは、彼が聞く左信号と右信号との間のバランスを保つために、左信号Ｌ（ｎ）２８２のゲインＧを選択する。増幅により大きさＬ（ｎ）Ｇの増幅信号３６１が得られる。増幅信号３６１は頭蓋骨の右側にある骨導スピーカ２３０に送られ、増幅信号３６１が骨を介して頭蓋骨の左側に伝播する。伝播中に、信号がαだけ減衰され、この効果がブロック３１０により表わされる。したがって、ユーザは左耳で振幅の減衰された信号３６２：Ｌ（ｎ）Ｇαを聞く。
【００３７】
右耳では、ユーザはＲ（ｎ）２８１を聞くと推測される。Ｒ（ｎ）とＬ（ｎ）のバランスを保たれなければならないと仮定すると、
0005400166.tif 000002
したがって、左耳で聞こえる信号が以下となるようなゲインＧをユーザが選択すると予想される。
0005400166.tif 000003
【００３８】
また、左信号Ｌ（ｎ）２８２は骨を介して右耳に伝播する。この経路では、ブロック３３０により示されるように、左信号Ｌ（ｎ）２８２が振幅βだけ減衰される。骨導スピーカ２３０はユーザの右耳に取り付けられると仮定したので、骨導スピーカ２３０と右耳との間の距離は骨導スピーカ２３０と左耳との間の距離より短い。従って、減衰βは、右耳へのその伝播中に信号に適用された減衰であり、左耳へのその伝播中に信号に適用された減衰αと異なる。右耳に到達する左信号Ｌ（ｎ）２８２の部分は、Ｌ（ｎ）Ｇβである。
【００３９】
右信号Ｒ（ｎ）は耳内スピーカ２１０によって右耳に入力され、したがって右耳で聞こえる合計信号は、
（ｉｖ）Ｒ（ｎ）＋Ｌ（ｎ）Ｇβである。
【００４０】
この信号の加算は、外耳道で発生しており、加算記号３２３により示されている。破線ブロック３７０はプロセッサ２４０により取り扱われている処理ではなく外耳道で発生する現象を示すことに注意されたい。
【００４１】
ユーザが右耳で右信号Ｒ（ｎ）のみを聞くために、プロセッサ２４０は以下の処理を実行する。
【００４２】
左信号Ｌ（ｎ）２８２は、インパルス応答Ｈ（ｎ）を有する適応フィルタ３４０に送られる。後述するように、インパルス応答Ｈ（ｎ）は更新演算部３５０の処理によって更新される。適応フィルタ３４０は、耳内スピーカ２１０に入力される信号−Ｌ（ｎ）＊Ｈ（ｎ）３６４をもたらす。−Ｌ（ｎ）＊Ｈ（ｎ）の信号３６４は、加算記号３２１によって表されるように、Ｒ（ｎ）＋Ｌ（ｎ）Ｇβの信号３６５に耳内で加算される。この加算の出力は、
0005400166.tif 000004
として表される。
0005400166.tif 000005
【００４３】
数式（ｖ）は、右耳でユーザに聞こえる右出力信号３６６を表している。右出力信号３６６は耳内マイクロホン２２０で拾われ、この信号はさらに耳内マイクロホン（ｎ）として表される。
【００４４】
0005400166.tif 000006
の目標を達成するために、誤差演算部３２２で誤差ｅ（ｎ）を算出する。
（ｖｉ）ｅ（ｎ）＝ｉｎ＿ｅａｒ＿ｍｉｃ（ｎ）−Ｒ（ｎ）
【００４５】
誤差演算部３２２は、誤差ｅ（ｎ）３６７を更新演算部３５０に送る。更新演算部３５０は、ｅ（ｎ）を最小化する適応フィルタ３４０のインパルス応答Ｈ（ｎ）であるフィルタ係数を見つけるため、ＬＭＳ（最小二乗）アルゴリズムまたは任意の他のアルゴリズムを用いる。ｅ（ｎ）の最小値が一度得られれば、右耳は、
0005400166.tif 000007
を聞く。
【００４６】
モノラル音声通話の場合には、Ｒ（ｎ）＝Ｌ（ｎ）として同じ処理が行われる。この場合、ｅ（ｎ）の最小値が十分小さくなくても、なおユーザは望ましい印象を与えるモノラル信号を両耳で聞く。
【００４７】
本発明の幾つかの実施形態によれば、受話器２００は塞がれていない耳の騒音を低減することができる。これは、特に受話器２００が音声通話の受信に用いられる場合に重要であり、この場合には騒音が音声の明瞭さに著しく影響することがある。以下の実施形態は、騒音を低減するために提供される。
【００４８】
受話器２００が右耳に当てられる場合、ユーザは塞がれている耳の騒音をかき消すように音声通話の音量を上げることができるので、右耳に入る騒音は殆ど音声を妨げることはない。しかしながら、塞がれていない耳に入る騒音は塞がれている耳の音量を上げることによってかき消すことができない。
【００４９】
受話器２００は、以下のように騒音の影響を著しく低減することができる。通話の音声は、耳内スピーカ２１０と骨導スピーカ２３０に入力される。図２と図３に記載されているように、骨に入力される音声は左側で聞こえる。骨導信号の音量は、図３に記載されているように音量およびバランス制御命令２４５を介してユーザにより制御することができる。適切な音量設定により、塞がれていない耳の騒音の影響が低減され、通話の体感が改善される。これは、塞がれていない耳に音声入力することなく、この耳で純粋な騒音をユーザが聞くという事実によるものである。塞がれていない耳に音声信号を入力することによって、ユーザは塞がれていない耳で音声信号と騒音を聞くが、骨を介して入力される音声が騒音と比べて十分に大きい場合には、脳は騒音の部分をかき消し、通話の明瞭さが向上する。
【００５０】
本発明の別の実施形態によれば、塞がれていない耳の騒音の遮断または低減がノイズ減算メカニズムによって行われる。以下の記載は、受話器２００がユーザの右耳に当てられ、左耳が塞がれていない実施例を参照する。
【００５１】
着信の音声は耳内スピーカ２１０に入力され、騒音低減信号が骨導スピーカ２３０に入力される。キャンセル信号は推定騒音を表しており、それに適切な位相変化が適用されている。騒音は左耳に入り、骨を介して塞がれていない耳にも入る騒音低減信号によって部分的に除去され、これにより左耳で聞こえる全ての騒音が低減される。
【００５２】
騒音は騒音を拾うための外部マイクロホンを加えることによって、または代わりに、幾つかの追加処理を有する耳内マイクロホン２２０を用いることによって推定することができる。
【００５３】
図５は、実際にユーザが聞く信号を拾う耳内マイクロホン２２０を示している。感知信号５５０は、既知信号と騒音とで構成される。既知信号５４０は、オーディオデバイスから受話器２００に送信され、耳内スピーカ２１０を介して入力される入力音声５２０、好ましくはモノラル信号（この場合にはＬ（ｎ）＝Ｒ（ｎ））と、Ｒ（ｎ）Ｇβとして表される骨導スピーカ２３０からの漏れ信号５３０とを含む。しかしながら、最小値が式（ｖ）と式（ｖｉ）によって一度得られれば、Ｇβ〜Ｈ（ｎ）と漏れ信号は既知のＲ（ｎ）＊Ｈ（ｎ）である。Ｈ（ｎ）は、適応フィルタ３４０のインパルス応答である。入力音声５２０と信号５２５（これは実質的に漏れ信号５３０に等しい）を感知信号５５０から減算することにより、推定騒音である減算信号５５５が得られる。
【００５４】
図４に示されるように、受話器２００は携帯電話４００に組み込むことができる。携帯電話に組み込まれる場合、骨導スピーカ２３０は平常通話中にそれが骨に接触するように配置される。図４に示されるように、耳内マイクロホン２２０と耳内スピーカ２１０が配置される。携帯電話４００は、標準的なマイクロホンまたは耳内マイクロホン（図示せず）を含むことができ、音声通話中にユーザの声を拾う。
【００５５】
騒音をキャンセルするよう設計されたヘッドセットは多くあり、それらの殆どが耳介を塞ぎ、外部マイクロホンを用いることによって騒音を推定する。本発明の実施形態によれば、耳内マイクロホン２２０は騒音を測定するのではなくむしろユーザが聞く実際の信号である外耳道の信号を測定する。
【００５６】
図６は、騒音低減またはノイズキャンセルメカニズムを有する騒音低減ヘッドセット６００を示している。ヘッドセット６００は耳内マイクロホンと耳内スピーカの組み合わせを用いており各耳で、左耳と右耳の双方について外耳道の信号を拾う。ヘッドセット６００は、外部マイクロホンを必要とすることなく騒音のキャンセルを可能にする。ヘッドセット６００は、２つの耳内スピーカ２１１および２１２と、２つの耳内マイクロホン２２１および２２２とを含む。耳内マイクロホン２２１および２２２は双方とも左と右の外耳道にある信号をそれぞれ拾い、プロセッサ２４０は耳内マイクロホン２２１および２２２の双方から信号を受信する。プロセッサ２４０は、メモリ２５０を用いて信号処理を実行し、オーディオインターフェイス２６０はミュージックデバイスから音声信号を受信する。ヘッドセット６００はミュージックデバイスに無線で接続することができ、この場合には、オーディオインターフェイス２６０が無線受信機を含む。ヘッドセット６００はミュージックデバイスに有線で接続することができ、この場合には、ＡＤＣを有するアナログインタフェースまたは接続がデジタル接続である場合にはデジタルインタフェースを含む。オーディオインターフェイス２６０の出力はプロセッサ２４０に送られ、電源２５５がヘッドセット６００の電力を供給する。
【００５７】
プロセッサ２４０は、ＤＳＰ、ＡＲＭまたは任意の他のプロセッサとすることができる。プロセッサ２４０は、アナログ信号をデジタルに変換するか、デジタル信号をアナログ信号に変換するＡＤＣおよびＤＡＣ装置２４１に取り付けられている。プロセッサ２４０の入力は、オーディオインターフェイス２６０によって供給される左信号Ｌ（ｎ）２８２および右信号Ｒ（ｎ）２８１である。さらに音量およびバランス制御命令２４５がプロセッサ２４０に提供される。
【００５８】
図６は２つのマイクロホンを示しているが、（類似した騒音が両耳に入ると仮定すると）１つの耳内マイクロホンのみを用いることも可能である。類似する処理を１つの受話器で適用することができ、これが受話器に入る騒音をキャンセルすることに注意されたい。類似する処理は、骨導スピーカを用いることによって適用することができる。
【００５９】
プロセッサ２４０は騒音を推定し、両耳からそれをまたはその一部をキャンセルする。
【００６０】
右耳内マイクロホン２２１は、右信号Ｒ（ｎ）２８１と右外耳道の騒音Ｎ＿ｃａｎａｌ＿ｒｉｇｈｔ（ｎ）の和を拾う。左耳内マイクロホン２２２は、左信号Ｌ（ｎ）２８２と左外耳道の騒音Ｎ＿ｃａｎａｌ＿ｌｅｆｔ（ｎ）の和を拾う。プロセッサ２４０の目的は、ユーザが左耳で元の左信号Ｌ（ｎ）２８２と右耳で元の右信号Ｒ（ｎ）２８１を聞くように受信した耳内マイクロホン信号を処理することである。
【００６１】
図７は、騒音推定と減算の処理を示している。この処理は左耳について行われるが、同じ処理を右耳にも適用する。左信号Ｌ（ｎ）２８２は必要な信号である。左耳内マイクロホン２２２がこの信号を拾う。
Ｓｌ（ｎ）＝Ｌ（ｎ）＋Ｎｌ（ｎ）
ここでＳｌ（ｎ）は感知信号７１０であり、Ｎｌ（ｎ）は左耳で拾われる騒音である。図７は、左耳の騒音を推定する方法の実施例を示しており、推定騒音７２０は、
0005400166.tif 000008
で表され、したがって左信号２８３は、
0005400166.tif 000009
であると推定した。適応処理は異なるアルゴリズムを用いることができ、典型的な処理はＬＭＳ技術を用いるものである。適応計算の出力は、適応フィルタ３４０のインパルス応答Ｈ（ｎ）を変更する。
【００６２】
騒音が推定され、左感知信号７１０から少なくとも部分的に減算される。ユーザは、全ての騒音ではなくその一部のみを打ち消すよう決定することができ、すなわち、
0005400166.tif 000010
であり、ここでδはユーザによって選択される。
【００６３】
好ましくは、プロセッサ２４０が騒音の種類を分析することができ、救急車／警察のサイレン、自動車からの警笛、または幾つかの他の予め規定された信号などの、幾つかの予め規定された信号種別を検出する。予め規定された信号種別が一旦検出されると、ユーザが外部音を聞くことができるように、プロセッサ２４０がミュージックサウンドの音量を自動的に下げる。または、プロセッサ２４０は合成されたサウンドで、または予め規定された信号種別が検出される任意の他の方法で、ユーザに信号を送る。
【００６４】
図８は、１つの受話器を用いて、ユーザの両耳に音声信号を提供する方法８００を示している。受話器は一方の耳に当てられ、これが塞がれている耳といわれる一方、第２の耳が塞がれていない耳といわれる。
【００６５】
方法８００は、音声信号を受信するステージ８１０で始まる。音声信号は、ステレオ信号またはモノラル音声通話とすることができる。音声信号は、ユーザの塞がれていない耳で聞こえるように意図される第１入力信号と、ユーザの塞がれている耳で聞こえるように意図される第２信号とを含む。音声信号がモノラル信号である場合、第１入力信号が第２入力信号と等しくなるように、ステージ８１０がさらに音声信号を分割するステップを含む。
【００６６】
ステージ８１０には、同時に実行されるステージ８２０と８５０が続く。
【００６７】
ステージ８２０は、増幅信号を生成するために、利得係数Ｇによって第１入力信号を増幅するステップを含む。利得係数Ｇはユーザによって設定され、ステージ８２０はユーザデバイスから、利得係数を示す音量およびバランス制御命令を受信するステップを含むことができる。ゲイン制御により、塞がれていない耳の騒音を部分的にかき消すことができる。
【００６８】
ステージ８２０には、骨導スピーカに増幅信号を入力し、第１入力信号に応じて骨導スピーカにより出力信号を出力するステージ８４０が続く。
【００６９】
出力信号は骨を介して伝播し、減衰βで塞がれている耳に到達する。したがって、第１入力信号が塞がれている耳に到達するとき、これは伝搬係数Ｇβで乗算される。この信号は漏れ信号といわれている。
【００７０】
ステージ８５０は、適応フィルタによって第１入力信号をフィルタして、耳内スピーカによってユーザの第２の耳に再生されるとすぐに、ユーザの第２の耳における漏れ信号の音響を低減するフィルタ信号を提供するステップを含む。
【００７１】
ステージ８４０および８５０には、フィルタ信号および第２入力信号を、耳内スピーカに送信し、フィルタ信号と第２入力信号に応じて、耳内スピーカによってユーザの第２の耳に耳内音声信号を提供するステージ８７０が続く。
【００７２】
ステージ８７０には、耳内マイクロホンによって、感知音声信号を感知するステージ８８０が続く。感知音声信号は、第２入力信号、漏れ信号およびフィルタ信号に応答する。
【００７３】
ステージ８８０には、感知音声信号への漏れ信号の寄与を低減するために適応フィルタのインパルス応答を更新するステージ８９０が続く。ステージ８９０にはステージ８５０が続く。
【００７４】
図９は、受話器で提供される音声から騒音を低減するための方法９００を示している。
【００７５】
方法９００は、入力信号を受信するステージ９１０で始まる。入力信号は、モノラル信号またはステレオ信号とすることができる。入力信号がステレオ信号である場合、入力信号は第２入力信号と異なる第１入力信号を含み、入力信号がモノラル信号である場合、入力信号は第２入力信号と同じ第１入力信号を含む。
【００７６】
ステージ９１０には、骨導スピーカによって第１の耳に第１入力信号を送るステージ９２０が続く。
【００７７】
ステージ９２０には、第２入力信号に応じて、耳内スピーカによってユーザの第２の耳に耳内音声信号を提供するステージ９３０が続く。
【００７８】
ステージ９３０には、ユーザの第２の耳に近接する耳内マイクロホンによって、感知音声信号を感知するステージ９４０が続き、ここでは感知音声信号が耳内音声信号と、ユーザの第２の耳で聞こえる干渉音声信号を表わす別の信号とによって影響される。干渉音声信号は、騒音とすることができる。
【００７９】
ステージ９４０には、骨導スピーカに提供されるとすぐに、ユーザの第１の耳における干渉音声信号の音響を低減する出力信号を骨導スピーカに出力させる補正信号を算出するステージ９５０が続く。干渉音声信号は、騒音などの不要な信号である。このステージは、騒音を除去するか、または低減することができる。補正信号は、図３および図７の適応フィルタ３４０を用いることによって提供することができる。
【００８０】
方法９００は、閉塞効果により第１の耳の信号対雑音を改善するように耳栓または指によってユーザの第１の耳を閉じるステージ９８０を含むことができる。音声が骨を介して第１の耳に提供されるので、耳を閉じるステップは入力音声の提供を妨げず、むしろ騒音の影響を低減する。
【００８１】
図１０は、ユーザの両耳にモノラル音声信号を提供するための受話器２００の概略図を示している。受話器１０００は、（ｉ）骨を介して両耳に音声の伝えるための骨導スピーカ２３０であって、ユーザの骨に密接して配置される骨導スピーカ２３０と、（ｉｉ）音声インターフェイス２６０から入力信号を受信し、さらに受信した入力信号を処理する、例えば信号を増幅するためのプロセッサ２４０と、（ｉｉｉ）図２に記載された音声インターフェイス２６０と、（ｉｖ）図２に記載されたＡＤＣおよびＤＡＣ（デジタルアナログ変換器）と、（ｖ）算出データを途中で保存するためにプロセッサ２４０によって用いられるメモリ２５０と、（ｖｉ）電源２５５とを含む。
【００８２】
本発明の特定の特徴が本書で図示され記載されたが、ここで多くの変更、置換、変形および均等物が当業者に想定される。したがって、添付された特許請求の範囲は本発明の趣旨内にある全ての変更と変形を網羅するよう意図されていることを理解されたい。
【図１】
0005400166.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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